造紙機的原理與結(jié)構(gòu)課件

造紙機的原理與結(jié)構(gòu)1造紙機的原理與結(jié)構(gòu)1制漿造紙流程整個制漿造紙流程可以分為備料→制漿→打漿→抄紙→完成→復卷→整飾→分切打包等2制漿造紙流程整個制漿造紙流程可以分為2造紙機的抄造方式造紙機分為濕法和干法兩種濕法是將纖維分散在水中成為懸浮液進行抄紙干法是用空氣作為介質(zhì)使之成為懸浮體進行抄紙我們現(xiàn)在主要講濕法造紙3造紙機的抄造方式造紙機分為濕法和干法兩種3造紙機的類型濕法造紙機根據(jù)網(wǎng)部的結(jié)構(gòu)分為圓網(wǎng)造紙機，長網(wǎng)造紙機，夾網(wǎng)造紙機，斜網(wǎng)造紙機四大類。我們目前主要以長網(wǎng)為主。4造紙機的類型濕法造紙機根據(jù)網(wǎng)部的結(jié)構(gòu)分為圓網(wǎng)造紙機，長網(wǎng)造紙造紙機的主要參數(shù)1.造紙機的生產(chǎn)能力

Q=0.06vBmqk1k2k3/1000Bm—卷紙機上紙寬度

Q—生產(chǎn)能力q—紙的定量，

k1—抄造率k2—成品率

k3—造紙機的利用率u—工作速度5造紙機的主要參數(shù)1.造紙機的生產(chǎn)能力5造紙機的主要參數(shù)2.造紙機的車速抄紙車速：以卷紙機卷取車速（衛(wèi)生紙除外）設計車速（結(jié)構(gòu)車速）爬行車速網(wǎng)寬軌距傳動方位6造紙機的主要參數(shù)2.造紙機的車速6造紙機的組成典型的造紙機由流漿箱，成型部（網(wǎng)部），壓榨部，干燥部，施膠部，壓光部，卷紙部，傳動部，電器控制部，氣動部，潤滑部，液壓部等組成的一個復雜的系統(tǒng)。7造紙機的組成典型的造紙機由流漿箱，成型部（網(wǎng)部），壓榨部，干漿料的勻整（流漿箱）如前所述，漿料在成型之前必須保持良好的湍流狀態(tài)。才能保證良好的上網(wǎng)狀態(tài)。流漿箱就是為完成此項功能而設計的。典型的流漿箱形式有：敞開式，氣墊式，水力式，半水力式等。8漿料的勻整（流漿箱）如前所述，漿料在成型之前必須保持良好的湍流漿箱的作用及要求沿紙機橫向均勻的分布漿料能有效的分散纖維噴漿穩(wěn)定足夠的剛性便于清洗、操作及維修不生銹，流道平滑，不掛漿及時排除紙料中的空氣及泡沫。生產(chǎn)的適應性強。9流漿箱的作用及要求沿紙機橫向均勻的分布漿料9流漿箱的組成流漿箱主要由進漿母管，管束或者階擴，混合室，高湍流發(fā)生器，上、下唇板，溢流裝置氣墊室，上唇板水平調(diào)節(jié)裝置，上唇板上、下開啟調(diào)節(jié)裝置，上唇口微調(diào)裝置，上唇口變形補償裝置，噴水管，照明燈，箱體，后蓋及其開閉液壓裝置，走臺控制系統(tǒng)組成10流漿箱的組成流漿箱主要由進漿母管，管束或者階擴，混合室，高湍紙頁的成型與脫水（網(wǎng)部）網(wǎng)部的任務：脫水，形成濕紙頁。網(wǎng)部脫水量占紙機總脫水量的90％以上。結(jié)合水與自由水：結(jié)合水指與纖維內(nèi)外表面的羥基緊密結(jié)合在一起的那部分水，不能流動與傳遞液壓，其含量取決于細纖化程度紙頁成型的機理（Parker理論）：紙頁成型是脫水、定向、與湍動三個同步發(fā)生的基本水力學過程的綜合11紙頁的成型與脫水（網(wǎng)部）11濕紙頁過濾沉積過程12濕紙頁過濾沉積過程12紙頁的成型與脫水1.1長網(wǎng)紙機網(wǎng)部脫水的要求與控制紙料上網(wǎng)初期，對紙頁的脫水和成型的控制要求嚴格，要控制脫水的速率，根據(jù)脫水的速率，逐步增強脫水的能力，紙頁定型后，再進行強制脫水，在保證紙頁良好成型的前提下，逐步加強脫水能力，盡量提高濕紙進入伏輥的干度與強度。1.2長網(wǎng)紙機濕部成型與脫水的三階段上網(wǎng)段、成型脫水段、高壓差脫水段13紙頁的成型與脫水1.1長網(wǎng)紙機網(wǎng)部脫水的要求與控制13長網(wǎng)造紙機濕部示意圖14長網(wǎng)造紙機濕部示意圖14長網(wǎng)部紙頁成型和脫水過程15長網(wǎng)部紙頁成型和脫水過程15紙頁的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制2.1長網(wǎng)紙機網(wǎng)部脫水的要求與控制（1）一般紙種的脫水要求與控制：網(wǎng)部前端，要求緩慢均勻的脫水，實施適當?shù)臄_動（2）高游離度紙漿：低濃度、強脫水（3）高粘狀紙漿：緩慢脫水，持續(xù)保持擾動2.2上網(wǎng)紙料的噴射要求：全幅紙料的噴射角、噴射速度（漿速）、噴射距離和噴漿的厚度等保持一致；噴射方向與紙機中心線應平行，不混入空氣，不產(chǎn)生大的湍動干擾和跳漿。16紙頁的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制16紙頁的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制2.2上網(wǎng)紙料的噴射

生產(chǎn)上的控制：紙料的配比、車速、堰池的水位、沖漿泵的壓頭、進出伏輥濕紙的水分；漿料上網(wǎng)的著網(wǎng)點，水線的位置和形狀2.2.1水線

從網(wǎng)部上面觀察時，可在長網(wǎng)上看到一條明顯的分界線（通常在第二真空箱附近），它相當于漿料面上不再呈現(xiàn)鏡面的地方。17紙頁的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制17紙頁的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制2.2上網(wǎng)紙料的噴射2.2.2噴射距離－著網(wǎng)點距胸輥軸向中心線的距離，與流漿箱的結(jié)構(gòu)、操作參數(shù)等有關(guān)2.2.3成型板（或成型箱）－設于胸輥和第一支案輥或案板間，用于控制漿料的初始脫水量，改善成型，消除跳漿，同時，支撐成型網(wǎng)成型板（或成型箱）結(jié)構(gòu)：無孔平板、鉆孔平板、板條式成型板（常用類型）常用條式成型板：總寬度400～600mm，由1～5塊板條組成，第1塊寬，100～200mm，其余窄些，65～100mm，間距40～50mm，板面硬橡膠覆面，現(xiàn)用PE板;成型板末端邊緣低于成型網(wǎng)0.75mm～1.5mm

18紙頁的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制18紙頁的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制2.2上網(wǎng)紙料的噴射2.2.4著網(wǎng)點的位置(如圖3-62)隨紙機的情況而定，對高速紙機，成型板應距離胸輥由適當?shù)木嚯x，漿料的著網(wǎng)點在成型板前沿稍前一點，使?jié){流與胸輥間有一定空隙，讓漿流、胸輥和網(wǎng)間狹區(qū)內(nèi)的空氣穿過網(wǎng)排出，并使?jié){料能很好地進入成型板，保證紙頁獲得良好的成型。19紙頁的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制192.2.5著網(wǎng)點與噴射角的調(diào)節(jié)與控制噴射角——（見圖3-63）紙料從堰板噴出后，重力作用下變成拋物線的漿流，漿流的噴射軌跡與下唇板間的夾角著網(wǎng)點靠調(diào)節(jié)堰板、控制噴射角的大小來控制202.2.5著網(wǎng)點與噴射角的調(diào)節(jié)與控制20合理的上漿位置21合理的上漿位置21噴射角示意圖22噴射角示意圖222.2.6噴射角的調(diào)節(jié)與控制

降低X/Y,加大噴射角，降低著網(wǎng)點，脫水加劇，噴射角太大，會產(chǎn)生成紙兩面差、跳漿。細纖維流失增加，成紙兩面性大，且影響到其它物理強度；

若太小，著網(wǎng)點過遠，上網(wǎng)段的脫水量太小，也會影響成紙質(zhì)量；

噴射角的調(diào)節(jié)通過變化堰板的X/Y來實現(xiàn)，不同的漿料，適合的噴射角不同，粘狀漿脫水困難，大些，游離漿易脫水，應調(diào)小些，X/Y一般取0.7～2.0。232.2.6噴射角的調(diào)節(jié)與控制

降低X/Y,紙頁的成型與脫水2.3漿速與網(wǎng)速的關(guān)系

VM=?VC，

?為漿網(wǎng)速比，?值對紙頁的成型、脫水和成紙質(zhì)量均有密切的關(guān)系。

?＝1，網(wǎng)對紙料沒有剪切力，紙料著網(wǎng)時擾動小，纖維在網(wǎng)上容易絮聚，成紙勻度差。夾網(wǎng)造紙機，?取1。

?大于1時，漿速大于網(wǎng)速，但過大的速度差，容易出現(xiàn)漿料翻滾、纖維卷曲；對濾水快的游離狀料，24紙頁的成型與脫水2.3漿速與網(wǎng)速的關(guān)系24

?過大，會造成“漿道子”，一般來講，對粘狀漿料，要求成紙的伸縮性大，?值取大于1，如卷煙紙、電容器紙?

取1.06-1.14。網(wǎng)速大于漿速時，在網(wǎng)對漿料牽引力的作用下，可促進纖維分散，減少絮聚，成紙勻度好。但?過小，導致縱橫向強度比大，成紙多孔性和柔軟性比較差。對一般書寫紙取?

取0.83-0.93

；紙袋紙?取0.95-0.98；紙繩紙?取0.79-0.8025?過大，會造成“漿道子”，一般來講，對粘狀漿壓榨部1概述現(xiàn)代新式造紙機，紙張抄造過程水脫出情況：98.3％在網(wǎng)部脫掉，1.1%在壓榨部脫掉，0.6％在烘缸部脫去；網(wǎng)部、壓榨部、烘缸部脫去相同重量水的成本比較：1：70：330；改進壓輥材料、結(jié)構(gòu)、合理的壓榨組合和毛毯設計新式復合壓榨、靴型壓榨26壓榨部1概述26壓榨部2壓榨部的作用和組成目的和作用：脫水并使紙幅固結(jié)；提高平滑度、降低松厚度、提高濕紙幅強度；將濕紙頁傳遞到干燥部27壓榨部2壓榨部的作用和組成27壓榨部

3濕紙頁壓榨過程描述

第1階段：紙頁和毛毯開始壓縮，空氣流出直至水分達到飽和，紙頁中尚未形成脫水的推動力；第2階段：紙頁內(nèi)壓力上升，水由紙頁轉(zhuǎn)入毛毯，當毛毯達到飽和時，水從毛毯排出。28壓榨部3濕紙頁壓榨過程描述第1階第3階段：壓區(qū)開始擴大，直至紙頁中水壓力為零，相當于紙頁干度的最高點第4階段：紙頁和毛毯開始擴張，紙頁變成不飽和狀態(tài)，紙頁重新從毛毯吸收水分，紙頁回濕。29第3階段：壓區(qū)開始擴大，直至紙頁中水壓力29壓榨部影響濕紙頁壓榨部脫水的因素（1）壓榨部的壓區(qū)數(shù)、壓輥形式及其壓榨組合方式等；（2）線壓力、壓輥直徑、壓區(qū)結(jié)構(gòu)、壓輥硬度、毛毯特性、濕紙的可壓縮性；（3）壓榨脫水溫度等。30壓榨部影響濕紙頁壓榨部脫水的因素30壓榨部壓榨的對紙張性質(zhì)的影響紙的耐破強度隨壓榨力的增加而增加,因紙頁結(jié)合強度;抗張強度隨纖維間結(jié)合力的變化而變化,因此增加壓榨力,可提高紙的抗張強度;松厚度隨壓榨力的增加而降低;壓榨力對撕裂度有一定的影響,主要取決于漿料打漿的程度;31壓榨部壓榨的對紙張性質(zhì)的影響31紙的氣孔率隨壓榨力的增加而呈線性增長;紙的不透明度隨壓榨力的增加而下降,因使紙的反射系數(shù)降低;改善紙頁的兩面性;壓榨造成纖維角質(zhì)化,降低潤脹能力,保水值下降,

尤其對硫酸鹽木漿;32紙的氣孔率隨壓榨力的增加而呈線性增長;32壓榨部

濕紙頁從伏輥到壓榨部的傳遞方式開放式引紙和封閉式引紙(包括粘舐引紙/真空引紙)引紙方式的選擇主要考慮紙機的車速和產(chǎn)品定量開放式引紙適合于中低速紙機;紙頁的剝離點、剝離角；高速紙機和超高速薄頁紙機采用真空引紙33壓榨部濕紙頁從伏輥到壓榨部的傳遞方式33剝離角（take-ofangle）——是紙幅從網(wǎng)、毯或滾筒上被揭離時紙幅與網(wǎng)、毯或剝離點處滾筒切線之間的夾角。最佳的剝離角在很大程度上取決于漿料的特性，剝離角與濕紙頁剝離時的張力與應變密切相關(guān)，長網(wǎng)造紙機一般在35～50°。34剝離角（take-ofangle）34壓榨部

濕紙頁從伏輥到壓榨部的傳遞方式35壓榨部濕紙頁從伏輥到壓榨部的傳遞方式35干燥部1.概述干燥部占造紙機總設備投資和運行費用的一半以上合理設計的重要性（蒸汽和冷凝水系統(tǒng)，通風，干網(wǎng)）干燥速率和蒸汽消耗量是評價干燥部性能的兩個重要指標典型蒸汽消耗量為每kg水1.3kg蒸汽保證紙機橫向有均勻一致的蒸發(fā)36干燥部1.概述36干燥部2.干燥部的作用和組成目的和作用：脫除濕紙頁中的水分，同時提高紙的強度，增加紙的平滑度，完成紙的施膠組成：因紙機生產(chǎn)品種的不同而有較大的差異37干燥部2.干燥部的作用和組成37干燥部3濕紙頁從壓榨部到干燥部的傳遞影響濕紙頁傳遞的因素：橫幅定量的均勻性，濕紙頁的固有強度，濕紙頁被支撐的情況（影響到濕紙頁的張力和施加到濕紙頁的應力）傳遞的方式：（1）毫無支撐的開放式引紙（圖2），70年代主導方式，容易斷頭。（2）將干網(wǎng)延伸到引紙輥，干網(wǎng)支撐保護著濕紙、改善以前長距離開放遞紙過程的顫動（圖3），但高速紙機干網(wǎng)帶來的界面空氣，又會使?jié)窦堩擃潉雍脱娱L，當濕紙頁與干網(wǎng)分離，濕紙被干網(wǎng)壓在烘缸上時，常常出現(xiàn)皺褶。（3）八十年代改進的干燥部引紙方式（圖4），特點：干網(wǎng)支撐段的上方安裝有傳遞真空箱（采用低真空，75～125Pa）（4）用干網(wǎng)代替真空箱，濕紙頁由兩床干網(wǎng)夾著傳遞到干燥部38干燥部3濕紙頁從壓榨部到干燥部的傳遞38干燥部4.干燥過程及其原理4.1干燥過程(1)干燥部描述

多數(shù)紙機有3～5個單獨套有干毯干燥區(qū)，每個區(qū)有獨立的速度控制以維持區(qū)間的張力、調(diào)整紙頁的收縮。所有上下干毯運行均配有張緊輥和定位輥。通常也可分成3～5個獨立控制蒸汽壓力的區(qū)，蒸汽壓力分區(qū)可以與干毯分區(qū)相同，也可不同。39干燥部4.干燥過程及其原理39毫無支撐的干燥部開放式引紙40毫無支撐的干燥部開放式引紙40干燥部(2)烘缸干燥區(qū)

四個不同的干燥區(qū)：ab區(qū)，濕紙頁從烘缸表面吸熱；

bc區(qū)，壓紙干燥區(qū)，該區(qū)熱量傳遞最多，蒸發(fā)水量對低速紙機和高速紙機分別達80～85％和60～65％；

cd區(qū)，也是貼缸干燥區(qū)，濕紙在恒定溫度下進行單面自由蒸發(fā)；de區(qū)，雙面自由蒸發(fā)干燥區(qū)，紙頁在該區(qū)溫度下降（高速紙機達12～15度）。紙的干燥都有一個升溫、降溫、再升溫的循環(huán)過程。41干燥部(2)烘缸干燥區(qū)41有真空輥、傳遞真空箱的干燥部引紙方式42有真空輥、傳遞真空箱的干燥部引紙方式42干燥部4.2干燥原理(1)干燥方式和干燥過程的階段性紙在干燥部有兩種干燥方式：對流干燥與接觸干燥，紙機干燥部的主要干燥方式是接觸干燥。對流干燥在烘缸間雙面自由蒸發(fā)區(qū)（de區(qū)，袋區(qū)）和低溫烘缸上進行，其干燥過程分為恒速和降速兩個階段，濕紙經(jīng)烘缸加熱到外界空氣的濕球溫度后，開始恒速干燥，此時，水從紙頁內(nèi)部擴散到紙面的速度大于紙面水分蒸發(fā)的速度，濕紙穩(wěn)定接近空氣濕球穩(wěn)定。當濕紙溫度降低到一定數(shù)值后，水從紙頁內(nèi)部擴散到紙頁表面的速度<紙面蒸發(fā)水分的速度，降低階段開始，這時，干燥速率下降而紙的溫度上升。對流干燥的速率服從道而頓方程。43干燥部4.2干燥原理43干燥部(2)干燥方式和干燥過程的階段性

接觸干燥過程可以分為升溫、恒速和降速三個階段。升溫階段時間很短，紙的水分變化不大，但濕紙的溫度和干燥速率增長很快。恒速階段紙的溫度和干燥速度基本不變，干燥時間占紙機全部干燥時間的50%~65%。降速階段又可分成兩個階段，第一降速階段，干燥速率幾乎呈直線下降，紙的溫度降低，第二降速階段，干燥速度劇減，紙的溫度回升，紙頁內(nèi)部和表面的溫差接近零。恒速階段去除游離水，降速第一階段去除毛細管水和結(jié)合水，第二降速段則僅去除結(jié)合水。44干燥部(2)干燥方式和干燥過程的階段性44干燥部(3)干燥方式和干燥過程的階段性

紙頁接觸干燥三個階段的機理一般引用對流干燥的原理加以解釋，恒速階段的干燥速率決定于外部擴散，而降速階段的干燥速率取決于內(nèi)部擴散?？偟膩碇v，濕紙頁在干燥部干燥過程中，既有接觸干燥，又有對流干燥，每個烘缸不僅又四個不同特性的干燥區(qū)，而且整個干燥部各烘缸的溫度控制也不相同，紙頁的干燥速率決定于干燥過程傳質(zhì)和傳熱的復雜平衡。45干燥部(3)干燥方式和干燥過程的階段性45干燥部干燥過程熱力學計算

干燥部的熱量消耗計算、烘缸面積、烘缸數(shù)和烘缸部的出力計算一般揚克紙機大徑烘缸干燥出力可達50～60kg水/（m2.h），一般薄頁紙機烘缸干燥出力在10～40kg水/（m2.h）間。46干燥部干燥過程熱力學計算46壓光(Calendering)作用：提高紙張的平滑度、光澤度、改善紙張厚度等參數(shù)的橫向均一性，獲得光滑的印刷表面；操作：用輥子進行碾壓，借施更大的壓力和（或）剪切力和借加熱或潤濕纖維，使它們更柔韌而加以強化。好比用熨斗熨平一件布襯衫。47壓光(Calendering)47.機內(nèi)壓光與機外壓光出于成本和效果的原因，大多數(shù)壓光作業(yè)都是機內(nèi)進行的。機外壓光成本高，只有當機內(nèi)壓光滿足不了紙張表面整飾要求時才使用。經(jīng)典的機外壓光作業(yè)交替使用鐵棍與紙粕輥的超級壓光機。48.機內(nèi)壓光與機外壓光48（1）機內(nèi)壓光機的型式在傳統(tǒng)的硬壓區(qū)紙機壓光中，紙幅被碾壓至均一厚度（如右圖）49（1）機內(nèi)壓光機的型式49（2）機內(nèi)壓光機的壓輥

壓光輥加熱的方式50（2）機內(nèi)壓光機的壓輥壓光輥加熱的方（4）紙機機內(nèi)壓光機的型式

在線壓光機彈性輥采用水冷法去除面層產(chǎn)生的熱量，硬輥配可變中高。特征：輥子都是單獨驅(qū)動的，可以在紙機速度下打開和封閉壓區(qū)51（4）紙機機內(nèi)壓光機的型式在線壓光機（5）機外超級壓光

特點：通過軟輥的變形將部分施加的能量轉(zhuǎn)化為熱量。通常約有25％的傳動電能使輥子發(fā)熱，這也造成傳統(tǒng)紙粕輥使用壽命的下降。當目前新型“控溫輥”的開發(fā)，有可能更好地控制而利用該熱量。超級壓光重要的一個方面是選用合適的材料，制成規(guī)定硬度的紙粕輥。目前，由棉花和其它植物纖維材料切制成。北美造紙工業(yè)已在積極開發(fā)超級壓光軟輥材料的代用品52（5）機外超級壓光52

5353

雙面超級壓光機結(jié)構(gòu)54雙面超級壓光機結(jié)構(gòu)543.紙張卷曲

紙張干燥與壓光后，紙張成品必須為隨后的機外加工集卷成一個適當?shù)男问?，紙機通常配備有圓筒式卷紙機。

要求：卷